对国内外材料进行合理的搭配使用,是满足装置工艺要求和降低建设成本的有效方法。
在乙烯裂解装置中,碳钢是使用最多的材料,尺寸从DN15~DN2200,从使用工况又细分为普通碳钢,高温碳钢和低温碳钢。而其中大量的材料转换工作就是针对碳钢材料进行的。从牌号上讲,普通碳钢分为A53 Gr.计要求和相应的规定进行加工,这就需要用户和设计进行有效的计划和配合。最近几年由我们负责设计和采购的新建和改扩建乙烯装置,均采用上述方法,效果很好。
由于阀门全部采用美国石油协会标准—API标准,所以阀门的材料也就全部使用国外牌号。目前国内可以生产API阀门并且取得API认证的阀门制造厂应有上百家,可以满足乙烯装置对碳钢,低合金钢,奥氏体不锈钢阀门(不包括低温系统)的
需要。对于低温系统的阀门,由于在制造加工过程中必须对阀门部件进行低温浸泡处理,而且在产品出厂前还应按照规定抽取一定比例的阀门进行产品的低温性能试验,而国内阀门厂除极少数厂家外,基本不具备这些装备,特别是低温性能试验装备,加上目前国外产品大批进入国内市场,其价格已经降到几乎接近国内产品,所以对低温系统的阀门,我们仍然采取从国外引进的策略。对于低合金钢阀门,压力等级1500Lb以上的我们考虑从国外引进,原因如下,1)国内阀门厂的检测手段,主要指无损射线探伤的装备的欠缺,2)高压阀门的内部结构国外产品与国内产品有区别,3)国外产品的价格经过在国内数年的拚杀,已经降到合理的范围。
安全泄压阀是保护装置安全生产的重要设备。通常用于化工装置的安全泄压阀的设计制造规范采用AMSE VIII篇和API 520,同时要求安全泄压阀的制造厂必须取得ASME证书,以确保产品的设计、制造、材料及检验完全执行ASME规范的要求。用于锅炉、汽包和按照ASME B31.1规范设计的管道上使用的安全泄压阀采用的规范是ASME I篇,目前只有美国的两家公司取得了相应得证书,可以生产符合ASME I篇的安全泄压阀。国际上取得ASME VIII证书的安全泄压阀制造厂较多,但是国内没有任何安全泄压阀制造厂取得ASME VIII证书。在以往的设计中,当受到投资费用和外汇额度限制时,我们首先考虑引进的就是安全泄压阀。尽管国内不少厂家对外宣传可以生产符合ASME VIII的安全泄压阀,但是从设计角度看,取得ASME证书是确定其是否具有生产资格的唯一条件,就像生产API阀门的厂家必须取得API阀门证书一样。
新建上海赛科90万吨/年乙烯装置共使用管子近240,000米,管件(包括弯头,三通,异径管,法兰,垫片,螺栓/螺母等)近145,000件,阀门24200台,各种管道附件(过滤器,安全泄压阀,爆破片,疏水器,特殊件等)3106台(件)。
二. 精对苯二甲酸(PTA)装置材料的选用
该装置的工艺是PX和醋酸经过氧化反应生成精对苯二甲酸(PTA),而醋酸作为主要原料的存在,使得PTA装置管道材料的选用上应考虑在不同温度范围,材料抵御醋酸产生的晶间腐蚀的能力。由于随着温度的升高,醋酸对材料的腐蚀速度变快,而且不同浓度的醋酸溶液的沸点范围在100℃~-120℃之间,当含醋酸物料的管道温度超过其沸点时,它的腐蚀速率大于0.3mm/年,从经济方面而言,在上述情况下仍然使用超低碳奥氏体不锈钢是难以接受的。所以PTA装置中除了使用的超低碳奥氏体不锈钢304L,316L,还使用了双相不锈钢,钛,哈氏合金材作为高温条件下含醋酸物料的管道材料。
双相不锈钢是近年发展起来的抗应力腐蚀及孔蚀的一种新型不锈钢,它兼有铁素体钢和奥氏体钢的特征。奥氏体的存在降低了高铬铁素体钢的脆性,防止了晶粒长大的倾向,提高了铁素体钢的韧性和可焊性;而铁素体的存在,提高了Cr-Ni奥氏体钢的屈服强度,同时使钢具有抗应力腐蚀、抗晶间腐蚀及焊接时热裂倾向小的特点。在PTA装置中使用了两种双相不锈钢,牌号为SAF 2205 (UNS32205)和SAF 2507 (UNS32750/UNS32760) 。SAF 2507的抗腐蚀能力好于SAF2205,这从抗点蚀当量公式PREN = (Cr wt % + 3.3 Mo wt% + 16 N wt %)计算可以看出,2205合金不小于34,2507合金不小于40。用于管道的这两种双相不锈钢的铁素体含量允许值范围为40-60%。使用ASTM E562的点计算方法进行测量。
下面给出了两种材料的化学成份和机械性能。
化学成份:
2205 Alloy 2507 Alloy
碳, max 0.030% 0.030%
铬 21.5-23% 24-26%
镍 4.5-6.5% 5.5-8%
钼 2.90-3.5% 3.60%-4.0%
氮 0.145-0.2% 0.24%-0.35%
硫, max. 0.020% 0.020%
磷, max. 0.030% 0.030%
硅, max. 1.00% 0.80%
锰, max. 2.00% 1.50%
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